基于频域模型的永磁同步电机PI控制器参数整定与实验验证

本篇文档是一篇关于BeagleBone和BeagleBone Black中文入门指南的实验验证部分，主要关注于永磁同步电机(PMSM)调速系统的控制算法研究。作者王莉娜和朱鸿 Yue来自北京航空航天大学自动化科学学院，他们针对PMSM的调速系统设计了一种基于频域模型的PI控制器参数整定方法。 实验在一款包含TMS320F28335 DSP和EPM240 CPLD为核心，以及智能功率模块PM100RLAl20、PMSM控制系统的硬件平台上进行。速度和位置的测量采用了日本多摩川的TS2640N321E64旋转变压器，通过AD2S1210数字转换器处理，然后由DSP通过RS232通信传输至监控计算机进行实时显示。 文章详细介绍了实验设置，如电流环和速度环的PI控制器参数，例如电流环的积分增益Kc和比例增益Ki分别为解析计算得出的数值，速度环的参数也给出了相应的取值。在无负载和不同转速阶跃变化的情况下，通过实验观察了电机电流和转速的波形，显示出系统良好的稳态特性，即转速波动小，电流稳定，无超调。此外，动态带载实验中，系统能够快速跟踪压力给定，证明了其动态性能。 本文的主要贡献在于提出了一种实用的PI控制器参数整定方法，该方法考虑了逆变器、死区、延迟等实际工程因素，并明确了截止频率和相位裕度的合理取值范围。这种方法不仅能够解析计算出控制器参数，还能反向计算系统的性能指标，使得设计过程更加直观且参数具有明确的物理意义。大量的仿真和实验证明了该整定方法的有效性和可行性。 关键词：永磁同步电机（PMSM）、PI控制器、参数整定、截止频率、相位裕度。整个实验验证部分展示了如何在实际硬件环境中应用理论模型来优化电机控制系统的性能，这对于从事电机控制或者嵌入式系统开发的工程师具有重要的参考价值。